Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей



 


Владельцы патента RU 2611256:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Сигналы , где , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при этом амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям и , где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj, получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала и суммирования его дискрет. Выборку производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для plj, l=1,2 множества и , где ΔTj=(2r±1)Tj/4, r=0, 1, 2, …, которые формируют пошагово согласно условиям: , где , , km=(2s+1), s=0, 1, 2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t), становятся подавленными. При этом сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1. Множества и формируют согласно условию , а сигналы W0 и plj, определяют по соотношениям:

где

Технический результат заключается в возможности совместного инвариантного измерения в реальном масштабе времени множества некогерентных гармонических сигналов.

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Способ может быть применен в средствах измерений пассивных и активных, в том числе комплексных, величин, например в мостах и компенсаторах переменного тока или в измерителях (анализаторах) параметров электрических цепей, а также в векторных вольтметрах.

Известен способ измерения постоянной составляющей множества совместно действующих гармонических сигналов [Агамалов Ю.Р. Измерение сигнала постоянного тока, инвариантное к некогерентным гармоническим помехам // Датчики и системы - 2014 - №12 - С. 2-6]. Между тем в ряде случаев, например при измерении параметров нелинейных многоэлементных комплексных электрических цепей (в частности, двухполюсников), возникает задача совместного инвариантного измерения как постоянной составляющей, так и самих гармонических сигналов. Данный способ не позволяет решить эту задачу, что является его недостатком.

Известен также принятый автором за прототип способ измерения вектора гармонического сигнала , действующего совместно с другими гармоническими сигналами , где , имеющими, как и сигнал G(t), известные, но не кратные друг другу значения периодов (Tm и T), согласно которому проекции p' и pʺ сигнала G(t) на два ортогональных совпадающих с измеряемым сигналом по частоте вектора опорных сигналов, связанные с А и ϕ0, например, соотношениями и , измеряют путем выборки и суммирования дискретных отсчетов, или дискрет, суммарного сигнала с помощью мгновенных импульсов, действующих в моменты времени, образующие множества и , а значения проекций p' и pʺ определяют по соотношениям и , где - нормирующий множитель, причем формируют с помощью пошаговой процедуры, начинающейся с произвольного начального момента t0, выступающего в качестве исходного множества, и получения на первом шаге дополнительного множества путем сдвига исходного на нечетное число полупериодов первого подавляемого сигнала или гармонической помехи, и далее получения на каждом последующем шаге дополнительного множества посредством сдвига полученного на предыдущем шаге множества на нечетное число nm полупериодов m-го подавляемого сигнала до тех пор, пока число шагов не станет равным М-1 (RU №2377577 С1, 27.12.2009).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности совместного инвариантного измерения нескольких участвующих в измерительном процессе гармонических сигналов и сопутствующей им постоянной составляющей (понижающей при всем этом точность измерения самих гармонических сигналов). Вместе с тем совместное инвариантное измерение данных сигналов необходимо в ряде случаев, например, при измерении параметров нелинейных комплексных объектов измерения, требующих их смещения по постоянному напряжению или току.

Техническим результатом изобретения является возможность совместного измерения в реальном масштабе времени множества некогерентных гармонических сигналов с сопутствующей им постоянной составляющей и повышение точности измерения благодаря исключению их взаимного влияния при инвариантности результата измерения к моменту начала измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения векторов гармонических сигналов , где , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при котором амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям и , где P1j и P2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения , получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала и суммирования его дискрет, выборку которых производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для , множества и , где , r=0,1,2, …, которые формируют пошагово согласно условиям: , где , , km=(2s+1), s=0,1,2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t), становятся подавленными, сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1, множества и формируют согласно условию , а сигналы W0 и , определяют по соотношениям:

и ,

где , а .

Сущность изобретения состоит в том, что путем особой частотозависимой дискретизации участвующих в измерительном процессе сигналов, построенной на учете их специфики и организованной так, чтобы в качестве первичной измерительной информации выступали получаемые в реальном времени суммы дискрет этих сигналов, формируют измерительную процедуру, инвариантную по отношению к множеству совместно действующих и при этом одновременно измеряемых гармонических сигналов и их постоянной составляющей, а также к моменту ее начала.

Достигают этого путем учета особенностей принятого метода измерений и измеряемых сигналов - множества некогерентных гармонических сигналов с взаимно не кратными частотами и сопутствующей им постоянной составляющей, а также специфики используемого метода измерений, заключающейся в том, что информацию об измеряемых сигналах здесь несут алгебраические суммы дискрет суммарного сигнала σ(t), выборку которых осуществляют на множествах моментов времени, сформированных с учетом условий упорядоченности этих множеств, означающих соответствие последовательностей номеров моментов времени и их значений согласно соотношению .

Сделаем теперь пояснения относительно приведенных выше соотношений, по которым определяют сигналы W0 и , . Отличие множества , на котором производится измерение W0, от аналогичного множества в указанном выше аналоге [Агамалов Ю.Р. Измерение сигнала постоянного тока, инвариантное к некогерентным гармоническим помехам // Датчики и системы - 2014 - №12 - С. 2-6.] заключается в том, что в последнем данное множество не зависит от приведенных выше условий: Tj>Tj-1, где и , где . Различие это существенно, поскольку в зависимости от соотношения значений Tj радикально влияет на продолжительность процедуры получения первичной измерительной информации, так что в аналоге она может быть меньше, чем в предлагаемом способе (предлагаемом изобретении).

Что касается измерения проекций , , то в данном случае сигнал W0 является источником (аддитивных) погрешностей, которые устраняют путем вычитания из суммы дискрет , обеспечивающей в данном случае лишь искаженное измерение , компенсирующей влияние сигнала W0 суммы дискрет .

Относительно погрешностей измерения в целом следует сказать, что они прямо пропорциональны погрешностям значений частот, участвующих в измерительном процессе некогерентных гармонических сигналов, а также погрешностям устройств выборки и хранения дискрет.

Наконец, вместо приведенных в ограничительной части формулы изобретения соотношений, связанных с измерением амплитуд Aj и начальных фазовых углов ϕ0j некогерентных гармонических сигналов Gj(t), могут выступать соотношения, как получаемые путем тригонометрических преобразований из содержащихся в формуле изобретения, так и другие, фигурирующие в векторном исчислении.

Способ измерения векторов гармонических сигналов, характеризующийся тем, что сигналы , где , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при котором амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям и , где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj, получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала и суммирования его дискрет, выборку которых производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для plj, l=1,2 множества и , где ΔTj=(2r±1)Tj/4, r=0, 1, 2, …, которые формируют пошагово согласно условиям: , где , , km=(2s+1), s=0, 1, 2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t), становятся подавленными, отличающийся тем, что сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1, множества и формируют согласно условию , а сигналы W0 и plj, определяют по соотношениям:

где



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при сравнении близких частот в широком частотном диапазоне и определении начальной разницы этих частот и нестабильности (и флуктуаций) частоты колебаний сравниваемых источников.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в информационно-измерительных устройствах для измерения частоты гармонических сигналов прецизионных кварцевых и квантовых стандартов частоты.

Изобретение относится к радиотехнической области промышленности и может быть использовано при приеме нескольких совмещенных по времени разночастотных сигналов.

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для определения несущей частоты и вида модуляции сигналов, принимаемых в заданном диапазоне частот.

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в устройствах обработки информации, в системах автоматического контроля и регулирования. Технический результат - осуществление допускового контроля частоты входного сигнала.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию, установленному на электрических станциях и подстанциях в системах производства, передачи и потребления электроэнергии, и может быть использовано во всех электроустановках, использующих цифровую обработку данных.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при различных физических исследованиях. Способ основан на формировании внутри измерительного временного интервала, равного целому числу периодов исследуемого сигнала, вспомогательных временных интервалов, которые заполняют счетными импульсами, число которых в каждом последующем вспомогательном интервале умножают на весовые коэффициенты, увеличивающиеся каждый раз на единицу до среднего из n вспомогательных интервалов с последующим уменьшением каждый раз на единицу.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для контроля усредненных значений частоты в промышленных трехфазных электрических сетях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нелинейных искажений частотно-модулированного (ЧМ) сигнала. Способ измерения нелинейных искажений ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, состоит в измерении анализатором спектра изменений параметров центральной и первой боковой составляющей спектра ЧМ сигнала при введении модуляции и расчете коэффициента гармоник частотной модуляции по результатам измерений. Технический результат – повышение разрешающей способности измерения нелинейных искажений частотной модуляции источников ЧМ сигналов, сформированных методом прямого цифрового синтеза. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть применено для обработки сигнала ионизационных камер, регистрирующих уровень ионизирующего излучения. Измеритель скорости счета статистически распределенных во времени импульсов содержит разравниватель импульсов, первый элемент И, двоичный счетчик, регистр, делитель, генератор тактовых импульсов, управляющий блок, блок памяти, сумматор-вычитатель и счетчик адреса памяти. Разравниватель импульсов включает в себя первый и второй счетчики, компаратор, второй элемент И и генератор опорной частоты. Вход первого счетчика является входом разравнивателя импульсов, выход первого счетчика соединен со входом компаратора, выход которого подключен к одному входу второго элемента И, второй вход второго элемента И подключен к генератору опорной частоты, выход второго элемента И соединен со входом второго счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу компаратора, а второй его выход является выходом разравнивателя импульсов и подключен ко входу управляющего блока. Выходы управляющего блока подключены к первому входу первого элемента И, первому входу двоичного счетчика, первому входу регистра, входу блока памяти, входу сумматора-вычитателя, входу делителя и входу счетчика адреса памяти. Второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого элемента И соединен со вторым входом двоичного счетчика, выход которого подключен ко второму входу регистра, ко входу блока памяти подключены выходы регистра и счетчика адреса памяти, выход блока памяти соединен со входом сумматора-вычитателя, выход которого подключен к его же входу, а также ко входу делителя, выход делителя является выходом устройства. Технический результат - повышение помехоподавления, расширение динамического диапазона и автоматическое увеличение быстродействия при увеличении частоты входных импульсов. 3 ил.
Наверх